通过STRING数据库分析构建这19个差异基因之间相互作用的结构网络图,其中各差异基因对应蛋白间通过多条相互作用通路进行调节。而其中作用关系最多的是GNB2L1基因编码的RACK1蛋白。GNB2L1的编码蛋白RACK1蛋白的两个亚基WD40重复蛋白和β亚基G蛋白共与其中8个相关差异蛋白直接作用,产生18条相互作用通路。同时在这个结构图中还有其他蛋白通过与这8个相关差异蛋白发生作用进而间接与RACK1蛋白相互作用。这说明RACK1蛋白是整个结构网络的中心蛋白,是口腔鳞状细胞癌的一个关键节点蛋白。
与RACK1直接相互作用的蛋白EIF5A,STMN1,ANXA1,SERPINB3,TAGLN,S100A8,LGALS7,CSTB也是肿瘤的重要调节因子,这些差异蛋白之间同样也相互作用,在肿瘤的发生发展中同样发挥重要作用。许多研究已经发现这些相关蛋白是肿瘤进展中的重要调节因子[3-22],但是这些研究机制往往局限于其中一个或者两个因子,而没有把这些差异蛋白放到一起共同分析,所以其结果的准确性也受到了限制。
RACK1由位于5号染色体端粒近端的GNB2L1 [guanine nucleotide binding protein (G-protein),beta polypeptide 2-like 1]基因编码,该基因包含8个外显子和7个内含子,其开放阅读框由1142碱基构成,基因序列保守程度较高[23]。RACK1是G蛋白β亚基的同族体,是一种胞浆内游离的支架蛋白,包含有7个色氨酸-天门冬氨酸重复序列(WD-repeat protein)。而WD-重复序列高度保守,可以调控和参与多种蛋白质的相互作用,在蛋白质复合物的形成及正常功能上发挥着重要的作用[24-25]。RACK1除了可参与在细胞膜上结合PKC发生的生化反应外,还可结合多种胞浆蛋白或亚细胞结构,参与多条代谢通路,发挥不同的生理病理调节作用[26-29]。在众多研究中,RACK1与各类肿瘤形成、转移之间的关系已成为近年来肿瘤研究的新热点,大量研究证实其具有促进细胞的迁移和增殖,对恶性肿瘤侵袭及迁移起促进作用,在口腔白斑和口腔鳞状细胞癌组织的表达量随着细胞增殖程度递增[1-2,30-35]。
根据目前的文献报道,RACK1在不同肿瘤的形成过程中所发挥的作用及机制也不尽相同,在大部分研究结果中RACK1与肿瘤细胞的增殖、浸润、生长、迁移成正相关。但也有一些研究显示相反的结果,对肿瘤有抑制作用,如Swaminathan等[30]研究发现RACK1通过部分抑制Src,促进结肠肿瘤细胞间的粘附,降低肿瘤细胞的侵袭。这些研究中引起RACK1在不同肿瘤中的机制及作用的不同,是由它的分子结构的特性决定的,与它本身可以与多种激酶及受体相互作用及参与多条信号通路的作用是分不开的。RACK1在肿瘤中的作用可能有如下方面:
首先RACK1可与分层蛋白、cAMP、AKT、Src等多种分子结合,通过多种途径调节肿瘤细胞或者肿瘤分子的生长增殖。如Fomenkov等[36]研究组实验结果显示缺乏TA域的delta Np63异构体在体内外呈递细胞的增殖与肿瘤的生成,而这个过程通过分层蛋白和RACK1启动的降解和抑制其核转录作用所介导,这一结果间接提示RACK1可以促进细胞的增殖。Bird等[32]研究发现RACK1可通过与cAMP特异性磷酸二酯酶PDE4D5结合,从而通过cAMP途径来调节细胞生长。Wang等[26]发现RACK1是一种肿瘤细胞普遍表达的脚手架蛋白,在肿瘤生长增殖的调节上发挥关键作用,研究通过沉默RACK1的方法,发现在HeLa和A673肿瘤细胞中下调RACK1的表达会显著抑制AKT和MAPK的磷酸化,从而抑制肿瘤的生长、增殖和浸润。Lu等[33]研究发现RACK1通过激活Src的Tyr416残基,正性调节细胞的迁移和增殖。这些结果均提示RACK1是一个促进肿瘤细胞生长的重要调节蛋白。
其次,RACK1在肿瘤细胞的粘附及迁移过程中也与多种相关分子结合发挥重要的调节作用。O’Donova等[37]研究显示大鼠心肌细胞H9c2细胞中RACK1表达上调可以增加细胞与I类胶原蛋白的黏附,增加细胞的迁移,RACK1基因沉默导致H9c2细胞黏附与迁移功能下降反证了这一结论。Kiely等[38]的研究结果表明RACK1功能的瓦解会导致细胞黏附信号的丢失,从而影响细胞集落黏附与细胞的迁移。Cox等[39]报道在肿瘤细胞的粘附过程中,RACK1可将桩蛋白、整合素等分子聚集到发生细胞粘附的位点,对细胞骨架成分(如β-微管蛋白)进行调节,参与调节细胞的粘附聚集作用。Huang等[40-42]通过各自研究也发现了类似的调节机制。由此可见,RACKl通过与调节粘附及迁移相关的多种蛋白、激酶等分子结合,在肿瘤细胞的粘附及迁移过程中发挥了关键作用。
第三,细胞的生长、增殖与细胞周期的调节是分不开的。RACK1可以通过与细胞周期相关调节蛋白Src 酪氨酸激酶、MCM7等相互作用从而调节肿瘤细胞的增殖生长[43-49]。
第四,肿瘤的生长、增殖、侵袭和转移等与血管的生成也是密不可分,而RACK1可与多种血管内皮细胞作用,调节血管的生成从而影响肿瘤的增殖生长。Wang等[50]在研究中证实,RACK1可以通过激活内皮细胞中的PI3K/ Akt/Racl通路来促新生血管的产生,进而促进肿瘤细胞的增殖。Berns等[51]发现RACKl可以结合并增加血管内皮细胞中的PKC-β,对恶性肿瘤侵袭及迁移起促进作用。
通过直观的结构网络图指示下一步实验就是对这些关键的节点蛋白进行干预、调节,检测其他蛋白之间的变化,研究这些蛋白间的作用机制,进而一步步揭示口腔鳞状细胞癌的发生发展机制,而RACK1将是后续研究的一个重要蛋白。根据构建的作用通路网络,作者将在后期的实验中进行进一步的验证实验,逐步证实这些差异蛋白之间的相互作用机制。